Китайские астрономы обнаружили кандидата в одну из самых массивных нейтронных звёзд
Китайские астрономы обнаружили необычный невидимый объект, масса которого, по предварительным оценкам, составляет от 1,8 до 2,8 массы Солнца. Он находится в двойной системе J0008+0128 вместе с красным гигантом и, предположительно, представляет собой исключительно массивную нейтронную звезду. Открытие может помочь установить границу между нейтронными звёздами и чёрными дырами, а также объяснить происхождение редких компактных объектов промежуточной массы.
Обнаружить невидимого компаньона удалось по его гравитационному воздействию на красный гигант. Исследователи объединили спектроскопические данные китайского телескопа LAMOST, американского обзора APOGEE и наблюдения европейского космического аппарата Gaia. Измерения показали, что видимая звезда периодически изменяет скорость движения относительно Земли, а её положение на небе слегка колеблется. Эти изменения позволили восстановить орбиту системы и рассчитать массу скрытого объекта.
Согласно полученным результатам, наиболее вероятная масса невидимого компаньона составляет 2,20 массы Солнца с погрешностью около 0,14 солнечной массы. Красный гигант имеет массу примерно 1,67 солнечной. Два объекта обращаются вокруг общего центра масс за 1218 суток, или приблизительно 3,3 года. При этом их орбита почти круговая, с эксцентриситетом всего 0,09.
Особый интерес представляет масса предполагаемой нейтронной звезды. Обычно такие объекты содержат около 1,4 массы Солнца, сжатой в сферу диаметром примерно 20 километров. Самые массивные из известных нейтронных звёзд приближаются к пределу, за которым гравитация может вызвать их превращение в чёрную дыру. Диапазон примерно от 2,5 до 5 солнечных масс традиционно считается областью относительного дефицита компактных объектов.
Высокоточные спектральные наблюдения не выявили света второго звёздного компонента. Это указывает на присутствие компактного объекта, однако его природа пока окончательно не установлена. Помимо массивной нейтронной звезды, исследователи рассматривают возможность существования необычно лёгкой чёрной дыры или тесной пары компактных объектов, которые вместе обращаются вокруг красного гиганта.
Чтобы объяснить происхождение системы, учёные провели около 300 тысяч компьютерных симуляций эволюции двойных звёзд. Ни одна из них не воспроизвела одновременно наблюдаемые массы компонентов, большое расстояние между ними и почти круговую орбиту. Обычно взрыв сверхновой способен заметно изменить орбиту двойной системы, поэтому её низкий эксцентриситет вызывает дополнительные вопросы.
Одно из возможных объяснений заключается в том, что система первоначально состояла из трёх звёзд, а два компактных объекта впоследствии объединились. Другая гипотеза предполагает формирование особенно массивной нейтронной звезды непосредственно после взрыва сверхновой. Для проверки этих сценариев потребуются дополнительные наблюдения и более точные измерения массы невидимого компаньона.
Исследование в журнале Science Advances.